本文章介绍了锁模激光器中被动锁模的原理和可饱和吸收体的原理。
锁模激光器的被动锁模
被动锁模技术不需要激光器外部的信号（例如调制器的驱动信号）来产生脉冲。相反，他们使用腔中的光来引起某些腔内元素的变化，然后它本身会产生腔内光的变化。实现此目的的常用装置是可饱和吸收体。
可饱和吸收体是一种光学器件，它表现出与强度相关的透射，这意味着该器件的行为取决于通过它的光的强度。对于被动锁模，理想情况下，可饱和吸收体选择性地吸收低强度光，但透射足够高强度的光。当放置在激光腔中时，可饱和吸收体会衰减低强度的连续光。然而，由于非锁模激光器所经历的有点随机的强度波动，任何随机的、强烈的尖峰都会优先通过可饱和吸收体传输。随着腔体中的光振荡，这个过程重复，导致高强度尖峰的选择性放大而低强度光吸收。在多次往返之后，这会导致激光器的一系列脉冲和锁模。在频域中，如果一个模式具有光频率 ν 并且在频率 nf 处进行幅度调制，则生成的信号在光频率 ν - nf 和 ν + nf 处具有边带。相比于主动锁模，它的脉冲更短更强且锁模更稳定。
可饱和吸收剂通常是液态有机染料，但它们也可以由掺杂的晶体和半导体制成。半导体吸收体往往表现出非常快的响应时间（~100 fs），这是决定被动锁模激光器中脉冲最终宽度的因素之一。在碰撞脉冲锁模激光器中，吸收体使脉冲的前沿变陡，而激光介质使脉冲的后沿变陡。
还有一些被动锁模方案不依赖于强度吸收性的材料。在这些方法中，腔内组件中的非线性光学效应被用于提供选择性地放大腔内的高强度光和衰减低强度光的方法。最成功的方案之一称为克尔透镜锁模 (KLM)，有时也称为“自锁模”。这使用了非线性光学过程，即光学克尔效应，它导致高强度光与低强度光的聚焦方式不同。通过仔细布置激光腔中的孔径，可以利用这种效应来产生相当于超快响应时间的可饱和吸收体。
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